تشكل قوى فان دير فال روابط كهروستاتيكية بين الجزيئات. الروابط بين الجزيئية بما في ذلك روابط Van der Waals تحمل الجزيئات معًا في السوائل والمواد الصلبة وهي مسؤولة عن ظواهر مثل التوتر السطحي في السوائل والبلورات في المواد الصلبة. تعتبر القوى بين الجزيئات أضعف بكثير من القوى الداخلية التي تربط الذرات ببعضها البعض في الجزيئات ، لكنها لا تزال قوية بما يكفي للتأثير على سلوك وخصائص العديد من المواد.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تعمل إلكتروستاتيك Van de Waals على العمل بين الجزيئات لتكوين روابط ضعيفة. أنواع قوى فان دير فال ، من الأقوى إلى الأضعف ، هي قوى ثنائي القطب ، قوى ثنائية القطب التي يسببها ثنائي القطب وقوى تشتت لندن. تعتمد الرابطة الهيدروجينية على نوع من القوة ثنائية القطب قوية بشكل خاص. تساعد هذه القوى في تحديد الخصائص الفيزيائية للمواد.
أنواع قوات فان دير فال
هناك ثلاثة أنواع من قوى فان دير فال ، من الأقوى إلى الأضعف ، هي قوى ثنائي القطب ، وقوى ثنائي القطب التي يسببها ثنائي القطب وقوى تشتت لندن. ثنائيات الأقطاب عبارة عن جزيئات قطبية ذات أقطاب موجبة وسالبة الشحنة على طرفي نقيض للجزيء. يجذب القطب السالب لجزيء واحد القطب الموجب لجزيء آخر ، مكونًا رابطة إلكتروستاتيكية ثنائية القطب.
عندما يقترب جزيء ثنائي القطب مشحون من جزيء محايد ، فإنه يستحث شحنة معاكسة في الجزيء المحايد ، وتنجذب الشحنات المعاكسة لتكوين رابطة ثنائية القطب مستحثة بالثنائي القطب. عندما يصبح جزيئان محايدان ثنائيات أقطاب مؤقتة لأن إلكتروناتهما تتجمع على جانب واحد من الجزيء ، فإن تنجذب الجزيئات المحايدة بقوى إلكتروستاتيكية تسمى قوى تشتت لندن ، ويمكن أن تشكل مكافئًا سند مالي.
تكون قوى تشتت لندن ضعيفة في الجزيئات الصغيرة ، لكنها تزداد قوة في الجزيئات الأكبر حيث العديد من الإلكترونات بعيدة نسبيًا عن النواة الموجبة الشحنة ولديها حرية الحركة حول. نتيجة لذلك ، قد تتجمع بطريقة غير متكافئة حول الجزيء ، مما يخلق تأثيرًا مؤقتًا ثنائي القطب. بالنسبة للجزيئات الكبيرة ، تصبح قوى تشتت لندن عاملاً مهمًا في سلوكها.
عندما يحتوي جزيء ثنائي القطب على ذرة هيدروجين ، يمكن أن يشكل رابطة ثنائية القطب قوية بشكل خاص ، لأن ذرة الهيدروجين صغيرة وتتركز الشحنة الموجبة. القوة المتزايدة للرابطة تجعل هذه حالة خاصة تسمى رابطة الهيدروجين.
كيف تؤثر قوى فان دير فال على المواد
في الغازات عند درجة حرارة الغرفة ، تكون الجزيئات متباعدة للغاية ولديها الكثير من الطاقة لتتأثر بقوى فان دير فال بين الجزيئات. تصبح هذه القوى مهمة للسوائل والمواد الصلبة لأن الجزيئات لديها طاقة أقل وقريبة من بعضها البعض. تعد قوى Van der Waals من بين القوى بين الجزيئات التي تمسك السوائل والمواد الصلبة معًا وتعطيها خصائصها المميزة.
في السوائل ، لا تزال القوى بين الجزيئات أضعف من أن تثبت الجزيئات في مكانها. تمتلك الجزيئات طاقة كافية لتكوين وكسر الروابط بين الجزيئات مرارًا وتكرارًا ، وتنزلق فوق بعضها البعض وتتخذ شكل الحاوية الخاصة بها. على سبيل المثال ، في الماء ، تتكون جزيئات القطبين من ذرة أكسجين سالبة الشحنة واثنين من ذرات الهيدروجين موجبة الشحنة. تشكل ثنائيات أقطاب الماء روابط هيدروجينية قوية تمسك جزيئات الماء معًا. نتيجة لذلك ، يكون للماء توتر سطحي مرتفع ، وحرارة عالية من التبخر ، ونقطة غليان عالية نسبيًا لوزن الجزيء.
في المواد الصلبة ، تمتلك الذرات طاقة قليلة جدًا لكسر روابط القوى بين الجزيئات ، وهي مرتبطة ببعضها البعض بحركة قليلة. بالإضافة إلى قوى Van der Waals ، قد يتأثر سلوك جزيئات المواد الصلبة بقوى أخرى بين الجزيئات ، مثل تلك التي تشكل روابط أيونية أو معدنية. تحتفظ القوى بجزيئات المواد الصلبة في شبكات بلورية مثل الماس أو في معادن مثل النحاس أو في مواد صلبة متجانسة مثل الزجاج أو في مواد صلبة مرنة مثل البلاستيك. بينما تحدد الروابط الكيميائية القوية التي تربط الذرات معًا في الجزيئات الخصائص الكيميائية من المواد ، تؤثر القوى بين الجزيئات بما في ذلك قوى فان دير فال على المادية مميزات.
